404 Not Found

Газораспределительный механизм

Содержание статьи

• 1 Назначение и устройство
• 2 Фазы газораспределения
• 3 Основные неисправности газораспределительного механизма

Назначение и устройство

Газораспределительный механизм (ГРМ) обеспечивает своевременный впуск в цилиндры свежего заряда горючей смеси и выпуск отработавших газов. Он включает в себя элементы привода, распределительную шестерню, распределительный вал, детали привода клапанов, клапана с пружинами и направляющие втулки.

Распределительный вал служит для открытия клапанов в определенной последовательности в соответствии с порядком работы двигателя. Распредвалы отливают из специального чугуна или отковывают из стали. Трущиеся поверхности распределительных валов для уменьшения износа подвергнуты закалке при помощи нагрева токами высокой частоты.

Распредвал может располагаться в картере двигателя либо в головке блока цилиндров. Существуют двигатели с двумя распредвалами в головке цилиндров (в многоклапанных ДВС). Один используется для управления впускными клапанами, второй – выпускными. Такая конструкция называется DOHC (Double Overhead Camshaft). Если распредвал один, то такой ГРМ именуется SOHC (Single OverHead Camshaft). Распредвал вращается на цилиндрических шлифованных опорных шейках.

Привод клапанов осуществляется расположенными на распределительном валу кулачками. Количество кулачков зависит от числа клапанов. В разных конструкциях двигателей может быть от двух до пяти клапанов на цилиндр (3 клапана – два впускных, один выпускной; 4 клапана – два впускных, два выпускных; 5 клапанов – три впускных, два выпускных). Форма кулачков определяет моменты открытия и закрытия клапанов, а также высоту их подъема.

Привод распределительного вала от коленчатого вала может осуществляться одним из трех способов: ременной передачей, цепной передачей, а при нижнем расположении распредвала – зубчатыми шестернями. Цепной привод отличается надежностью, но его устройство сложнее и цена выше. Ременной привод существенно проще, но ресурс зубчатого ремня ограничен, а в случае его разрыва могут наступить тяжелые последствия.

При обрыве ремня распредвал останавливается, а коленвал продолжает вращаться. Чем это грозит? В простых двухклапанных моторах, где, как правило, поршень конструктивно не достает до головки открытого клапана, ремонт ограничивается заменой ремня. В современных многоклапанных двигателях при обрыве ремня поршни ударяются о клапана, «зависшие» в открытом состоянии. В результате сгибаются стержни клапанов, а также могут разрушиться направляющие втулки клапанов. В редких случаях разрушается поршень.

Еще тяжелее при обрыве ремня приходится дизелям. Так как камера сгорания у них находится в поршнях, то в ВМТ у клапанов остается очень мало места. Поэтому при зависании открытого клапана разрушаются толкатели, распредвал и его подшипники, велика вероятность деформирования шатунов. А если обрыв ремня произойдет на высоких оборотах, возможно даже повреждение блока цилиндров.

Рабочий цикл четырехтактного двигателя происходит за два оборота коленвала. За это время должны последовательно открыться впускные и выпускные клапаны каждого цилиндра. Поэтому распредвал должен вращаться в два раза медленнее коленвала, а, следовательно, шестерня распредвала всегда в два раза больше шестерни коленвала. Клапаны в цилиндрах должны открываться и закрываться в зависимости от направления движения и положения поршней в цилиндре. При такте впуска, когда поршень движется от в.м.т. к н.м.т., впускной клапан должен быть открыт, а при тактах сжатия, рабочего хода и выпуска – закрыт. Чтобы обеспечить такую зависимость, для правильной установки на шестернях ГРМ делают метки.

Привод клапанов может осуществляться разными способами. При нижнем расположении распредвала, в картере двигателя, усилие от кулачков передается через толкатели, штанги и коромысла. При верхнем расположении возможны три варианта: привод коромыслами, привод рычагами и привод толкателями.

Коромысла (другие названия – роликовый рычаг или рокер) изготавливают из стали. Коромысло устанавливают на полую ось, закрепленную в стойках на головке цилиндров. Одной стороной коромысла упираются в кулачки распредвала, а другой воздействуют на торцевую часть стержня клапана. В отверстие коромысла для уменьшения трения запрессовывают бронзовую втулку. От продольного перемещения коромысло удерживается при помощи цилиндрической пружины. Во время работы двигателя в связи с нагревом клапанов их стержни удлиняются, что может привести к неплотной посадке клапана в седло. Поэтому между стержнем клапана и носком коромысла должен быть определенный тепловой зазор.

Во втором варианте распредвал располагается над клапанами, и приводит их в действие посредством рычагов. Кулачки распределительного вала действуют на рычаги, которые, поворачиваясь на сферической головке регулировочного болта, другим концом нажимают на стержень клапана и открывают его. Регулировочный болт ввернут во втулку головки цилиндров и стопорится контргайкой. Существуют ГРМ, в которых между рычагом и клапаном устанавливается гидрокомпенсатор. Такие механизмы не требуют регулировки зазора.

И, наконец, при третьем варианте привода распределительный вал при вращении воздействует непосредственно на толкатель клапана. Существует три варианта исполнения толкателей – механические (жесткие), гидротолкатели (гидрокомпенсаторы) и роликовые толкатели. Первый тип в современных моторах практически не используется, в связи с большой шумностью работы и необходимостью частой регулировки зазора клапанов. Второй тип наиболее широко применяется, так как не требует настройки и регулировки теплового зазора, а работа отличается мягкостью и гораздо меньшим шумом. Гидрокомпенсатор состоит из цилиндра, поршня с пружиной, обратного клапана и каналов для подвода масла. Работа гидрокомпенсатора основана на свойстве несжимаемости моторного масла, которое постоянно заполняет его внутреннюю полость и перемещает поршень при появлении зазора в приводе клапана.

Роликовые толкатели чаще всего применяются в спортивных и форсированных двигателях, так как позволяют улучшить динамические характеристики автомобиля за счет снижения трения. В месте контакта с кулачком распредвала у них находится ролик. Поэтому кулачок не трется, а катится по толкателю. Вследствие этого роликовые толкатели выдерживают более высокие нагрузки и обороты, а также позволяют обеспечить более высокий подъем клапанов. Недостатки – большая стоимость и вес, а, значит, и большие нагрузки на детали ГРМ.

Клапаны служат для периодического открытия и закрытия отверстий впускных и выпускных каналов. Клапан состоит из головки и стержня. Головка клапана имеет узкую, скошенную под определенным углом, фаску. Фаска клапана должна плотно прилегать к фаске седла. Для этой цели их взаимно притирают. Головки впускных и выпускных клапанов имеют неодинаковый диаметр. Для лучшего наполнения цилиндров свежей горючей смесью диаметр головки впускного клапана делают больше. Клапаны во время работы двигателя нагреваются неодинаково. Выпускные клапаны, контактирующие с отработанными газами, нагреваются больше. Поэтому их изготавливают из жароупорной стали.

Стержень клапана цилиндрической формы в верхней части имеет выточку для деталей крепления клапанной пружины. Стержень выпускного клапана – полый, с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. Стержни клапанов помещают в направляющих втулках, изготовленных из чугуна или металлокерамики. Втулки запрессовывают в головку цилиндров.

Клапан прижимается к седлу при помощи цилиндрической стальной пружины. Кроме того, пружина не дает возможности клапану отрываться от коромысла. Пружина имеет переменный шаг витков, что необходимо для устранения ее вибрации. Другой вариант борьбы с вибрацией – установка двух пружин меньшей жесткости, имеющих противоположную навивку. Пружина одной стороной упирается в шайбу, расположенную на головке цилиндров, а другой – в упорную тарелку. Упорная тарелка удерживается на стержне клапана при помощи двух конических сухарей, внутренний буртик которых входит в выточку стержня клапана. Для уменьшения проникновения масла по стержням клапанов в камеру сгорания двигателя на стержни клапанов надеты маслоотражательные колпачки.

Фазы газораспределения

В теории открытие и закрытие клапанов должно происходить в моменты прихода поршня в мертвые точки. Однако в связи инерционностью процесса, особенно при больших оборотах коленвала, этого периода времени недостаточно для впуска свежей смеси и выпуска отработанных газов. Поэтому впускной клапан открывается до прихода поршня в в.м.т. в конце такта выпуска, т.е. с опережением в пределах 9-24 градусов поворота коленчатого вала, а закрывается в начале такта сжатия, когда коленвал пройдет положение н.м.т на 51-64 градусов. Таким образом, продолжительность открытия впускного клапана составит 240-270 градусов поворота коленчатого вала, что значительно увеличивает количество поступаемой в цилиндры горючей смеси.

Выпускной клапан открывается за 44-57 градусов до прихода поршня в н.м.т. в конце рабочего хода и закрывается после прихода поршня в в.м.т. такта выпуска на 13-27 градусов. Продолжительность открытия выпускного клапана составляет 240-260 градусов поворота коленчатого вала.

В двигателе бывают моменты (в конце такта выпуска и начале такта впуска) когда оба клапаны открыты. В это время происходит продувка цилиндров свежим зарядом горючей смеси для лучшей их очистки от продуктов сгорания. Этот период носит название перекрытие клапанов.

Моменты открытия и закрытия клапанов относительно мертвых точек, выраженных в градусах поворота коленчатого вала, называются фазами газораспределения.

Основные неисправности газораспределительного механизма

Внешними признаками неисправности ГРМ являются: уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, падение мощности двигателя и металлические стуки.

Уменьшение компрессии, хлопки во впускном и выпускном трубопроводах, а также падение мощности двигателя возможно вследствие плохого прилегания клапанов к седлам. Плохое прилегание клапана к седлу происходит вследствие отложения нагара на клапанах и седлах, образования раковин на рабочих поверхностях, коробления головок клапанов, поломки клапанных пружин, заедания стержня клапана в направляющей втулке, а также отсутствия зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом).

Падение мощности двигателя и резкие металлические стуки могут происходить вследствие неполного открытия клапанов. Эта неисправность возникает из-за большого теплового зазора между стержнем клапана и коромыслом (рычагом) или отказа гидрокомпенсаторов.

К неисправностям ГРМ также относят износ шестерен распредвала и коленвала, направляющих втулок клапанов, втулок и осей коромысел, а также увеличенное осевое смещение распредвала.

События фаз газораспределения и порядок их важности

Роликовые подъемники могут работать с более крутыми наклонами кулачков, чем кулачки с плоскими толкателями. Более высокая скорость открытия и закрытия увеличивает воздушный поток и мощность.

Если вы помните, в январском номере мы подробно рассмотрели, что делает распределительный вал «правильным» распределительным валом. В этом выпуске мы продолжим обучение. Кэм-класс снова в работе!

Помните, что распределительный вал совершает один полный оборот (360°), а коленчатый вал совершает два оборота (720°) за полный цикл двигателя. Время распредвала обычно выражается в градусах коленчатого вала относительно положения поршня в цилиндре, что соответствует ВМТ и НМТ. Это означает, что четыре хода поршня, которые происходят при повороте коленчатого вала на 720°, приводят поршень в положение дважды как в ВМТ, так и в НМТ.

Прежде чем мы решим изменить точку открытия или закрытия лепестка либо путем добавления длительности, либо путем продвижения лепестка, поймите, что эффект также пропорционально проявляется на другой стороне лепестка. Как и в большинстве решений по сборке двигателя, должна существовать гармония между всеми параметрами. Если мы изменим одно событие фазы газораспределения, существует вероятность того, что последовательность последствий может заметно повлиять на работу двигателя положительно или отрицательно.

События фаз газораспределения можно настроить несколькими способами. Первый вариант — продолжительность можно добавить или вычесть. Если к лепестку добавляется продолжительность, клапан открывается и закрывается позже. И наоборот, удаление продолжительности приводит к обратным результатам.

Другой метод — опережение или замедление распределительного вала. Выдвижение кулачка вперед открывает и закрывает клапан раньше, в то время как замедление кулачка приводит к противоположному результату. Добавление длительности и перемещение лепестка в одном или другом направлении сохраняет исходное открытие или закрытие, в то же время применяя добавленную длительность к противоположному наклону лепестка. Выполнение любой из перечисленных возможностей влечет за собой разветвления, которые могут быть полезными или противоречивыми.

Взаимосвязь кулачка

• Если распределительный вал запаздывает – Лучшее дыхание на высоких оборотах, но нестабильный холостой ход и снижение мощности при низких оборотах высокие обороты

События синхронизации

События синхронизации клапана происходят в этом порядке важности (ну, это спорно, несколько).

1. Закрытие впускного клапана (IVC)

2. Открытие впускного клапана (IVO)

3. Закрытие выпускного клапана (EVC)

4. Открытие выпускного клапана (EVO)

На некоторых двигателях синхронизация верхнего распредвала может быть сложной. Всегда обращайтесь к процедуре синхронизации OEM, чтобы знать, как должны быть совмещены метки синхронизации. На некоторых двигателях вам нужно посчитать звенья цепи между звездочками, чтобы получить правильное выравнивание.

Впускной клапан

Вы заметите, что события впускного клапана расположены на первых двух позициях по важности. События впуска, как правило, менее терпимы к изменениям, чем события выхлопа. Даже небольшие изменения в конструкции двигателя могут иметь серьезные последствия. Существуют серьезные споры о том, какое событие (IVO или IVC) является фундаментальным аспектом производства электроэнергии. Для целей этой статьи мы будем использовать IVC как наиболее важный.

Продолжительность конструкции впускного патрубка имеет решающее значение для наращивания мощности. Увеличенная продолжительность позволяет большему количеству воздуха заполнить цилиндр, что крайне важно при высоких оборотах. Чтобы использовать дополнительную продолжительность, также необходимо увеличить число оборотов в минуту. Цилиндры содержат одинаковый объем воздуха независимо от оборотов.

Пример: двигатель мощностью 650 лошадиных сил потребляет примерно такое же количество воздуха, как и на холостом ходу. При увеличении оборотов происходит соответствующее уменьшение времени открытия клапана. Клапан открыт на то же количество градусов, но время открытия уменьшается по мере увеличения оборотов. Все двигатели в конечном итоге «выходят из строя», поскольку механическое движение становится слишком быстрым, чтобы поток воздуха мог заполнить цилиндр. Просто увеличивая продолжительность (миллисекунды), добавляется время, помогающее эффективно заполнить цилиндр.

При добавлении длительности точка открытия и закрытия клапана увеличивается. Это улучшает дыхание, поскольку в начале такта всасывания клапан находится на более высоком, более полезном подъеме. Увеличение продолжительности также увеличивает чувствительность воздушно-топливной смеси к положению поршня. При высоких оборотах инерция воздушного заряда продолжает заполнять цилиндр ABDC по мере того, как поршень начинает подниматься в канале ствола.

Старые распредвалы часто изнашиваются распредвалы. Если лепестки не совпадают, не используйте кулачок повторно. Также никогда не используйте новые подъемники с изношенным кулачком или наоборот. Новые детали плохо сочетаются с изношенными поверхностями.

Воздушный поток впускного клапана

Этот показатель основан на времени в миллисекундах и имеет решающее значение для производства энергии. Давайте посмотрим, как воздух на самом деле проходит через безнаддувный двигатель и почему правильный распределительный вал может помочь в заполнении цилиндров для выбранного диапазона оборотов. Угол шатунной шейки имеет решающее значение, поскольку воздух, поступающий в цилиндр, не достигает максимальной скорости до тех пор, пока шатунная шейка не приблизится к 45° после верхней мертвой точки (ВМТ). Таким образом, большая часть потока воздуха в цилиндр должна происходить где-то между 45° и 135° ATDC.

Чтобы рассчитать продолжительность любого события синхронизации впускного клапана, добавьте 180° ко времени открытия и закрытия впускного клапана. Например, если впускной клапан открывается за 12° до верхней мертвой точки (ВМТ) и закрывается за 40° после нижней мертвой точки (ABDC), продолжительность события синхронизации клапана составляет 232°. Время выхлопа следует аналогичному расчету.

Столб воздуха, находящийся во впускном отверстии и направляющей коллектора, имеет инерцию, что означает, что он имеет тенденцию оставаться в состоянии покоя или оставаться в движении. Столб воздуха, содержащийся во впускном отверстии, также должен постоянно ускоряться и замедляться по отношению к открытию и закрытию впускного клапана.

По мере увеличения скорости поршня у цилиндра остается меньше времени для полного заполнения до того, как поршень достигнет НМТ, что ограничивает число оборотов и надлежащее дыхание двигателя. Небольшое открытие впускного клапана до того, как поршень достигнет ВМТ, может повысить объемный КПД на высоких скоростях. Быстрое движение поршня создает как более быстрое перемещение воздушного заряда, так и перепад давления в цилиндре. Тем не менее быстрое движение поршня превосходит скорость воздушного заряда. При более высоких оборотах первоначальный впускной заряд отстает до набора скорости после открытия клапана. После перемещения заряд набирает скорость и продолжает быстро двигаться. Удерживая клапан открытым дольше, ABDC использует инерцию быстро движущегося заряда, чтобы компенсировать медленное начальное заполнение. Помните, что если движение воздушного потока достаточно быстрое, мы можем наполнить цилиндр большим количеством воздуха по инерции, чем поршень мог бы «втянуть» сам по себе.

Инерционный наддув

Наддув используется для облегчения наполнения цилиндров при более высоких оборотах. Закрытие клапана позже, намного позже нижней мертвой точки (ABDC), позволяет использовать преимущества воздушного потока с высокой скоростью, обеспечивая последний глоток воздуха, когда он проходит мимо закрывающегося впускного клапана. Чем выше число оборотов в минуту, тем позже должно произойти закрытие впускного клапана, чтобы обеспечить надлежащий заряд цилиндра в такте сжатия. Гоночные двигатели с высокими оборотами очень выигрывают от продолжения потока воздуха (инерционного заряда) в цилиндр, когда впускной клапан закрывается, а поршень начинает двигаться вверх на такте сжатия. Это происходит из-за того, что скорость поршня увеличивает скорость воздушного потока (волны давления), которому нелегко воспрепятствовать во время движения

За счет максимизации кинетической энергии потока воздуха в цилиндры с эффектом инерционного наддува объемный КПД улучшается вместе с мощностью двигателя. Подобно принудительной индукции, инерционная зарядка на сбалансированном двигателе может увеличить VE более чем на 100%. В то время как использование высоких оборотов выигрывает от инерционной наддувки, работа в диапазоне низких и средних оборотов может снижаться, поскольку давление в цилиндре возвращается во впускной коллектор.

Динамическое сжатие (DCR)

Динамическое сжатие представляет собой математическое уравнение, полученное из измеренных или рассчитанных значений, которые представляют собой фактические размеры двигателя, включая ход поршня, длину шатуна и закрытие впускного клапана. Динамическая степень сжатия рассчитывается путем сравнения положения поршня в канале с закрытием впускного клапана. Это отличается от статической степени сжатия (SCR), которая показана с поршнем в НМТ.

Динамическое сжатие всегда ниже статического. Фактическое динамическое сжатие никогда не меняется, несмотря на влияние числа оборотов на давление в цилиндре. Динамическую степень сжатия не следует путать с давлением в цилиндре. Давление в цилиндрах изменяется почти непрерывно из-за многих факторов, включая число оборотов в минуту, конструкцию впускного коллектора, объем и эффективность отверстия головки, перекрытие, конструкцию выхлопа, фазы газораспределения, положение дроссельной заслонки и ряд других факторов. Следовательно, если не используется переменная синхронизация фаз газораспределения, как и статическая степень сжатия, DCR фиксируется при сборке двигателя и никогда не изменяется во время работы двигателя.

Закрытие впускного клапана (IVC)

Многие считают, что IVC является наиболее важным событием синхронизации, влияющим как на производительность (пиковый крутящий момент), так и на экономичность. IVC является основным компонентом объемной эффективности. Количество заряда воздуха/топлива в основном контролируется IVC. Закрытие впускного клапана регулирует как эффективную степень сжатия, так и диапазон оборотов, ограничивая воздушно-топливную смесь, поступающую в цилиндр.

Максимальный крутящий момент достигается, когда цилиндр имеет наибольшую массу свежего воздуха/топлива, которая может быть захвачена. Использование волн давления, возникающих во впускной системе, обычно способствует наполнению цилиндров даже после достижения НМТ. Оптимальное время IVC зависит от оборотов двигателя. По мере увеличения числа оборотов в минуту синхронизация IVC еще больше отклоняется от НМТ, чтобы использовать наилучший результат от волн давления.

Обычно IVC находится в диапазоне 50° – 60° ABDC, что является уступкой между высокими и низкими требованиями к скорости вращения. Раннее или позднее закрытие впускного клапана в течение заданного идеального периода времени приведет к соответствующему падению заряда воздуха, оставшегося в цилиндре. Раннее закрытие впускного клапана снижает количество воздуха, поступающего в цилиндр. Если клапан закрывается с опозданием, заряд воздуха будет поступать обратно во впускной коллектор. Любое из этих событий, не соответствующее идеальному периоду времени, приведет к соответствующему попаданию топливовоздушной смеси в цилиндр.

Настройка IVC для двигателя, предназначенного для работы в диапазоне средних и низких оборотов, полезно раннее закрытие впускного клапана. Раннее закрытие захватывает и сжимает как можно больше воздуха, увеличивая давление в цилиндре. Кроме того, низкие обороты снижают преимущество инерции, поскольку поток воздуха соответствует более медленной скорости поршня, что позволяет циклу индукции использовать раннее закрытие клапана.

Однако заполнение баллона более чем на 100 % маловероятно из-за медленно движущегося воздуха. Ранний IVC продвигает следующее; низкий крутящий момент, отзывчивость дроссельной заслонки, снижение выбросов, повышенная экономия топлива и расширение кривой мощности.

Предупреждение: раннее закрытие НПВ в сочетании с высокой компрессией (10,0:1 и выше) увеличивает насосные потери и может привести к возможному выходу из строя прокладки головки или поршня. При более высоких оборотах раннее закрытие (около 50° ABDC) уменьшает заряд цилиндра, тем самым снижая мощность.

Для настройки более высоких оборотов выберите позднее закрытие впускного клапана с помощью инерционного наддува. Закрытие клапана позже дает преимущества при потоке воздуха на высоких оборотах, позволяя сделать последний глоток воздуха; но ограничивает мощность на низких оборотах, поскольку давление в цилиндре возвращается во впускной коллектор, а динамическое давление в цилиндре ниже. Чем выше число оборотов, тем позже должно произойти закрытие впускного клапана, чтобы обеспечить надлежащий заряд цилиндра. Однако, если слишком поздно, это может привести к реверсии. Это разбавляет заряд выхлопными газами. Закрытие клапана после приблизительно 75° НМТ может уменьшить большую часть крутящего момента двигателя на низких оборотах. На двигателях с низкой степенью сжатия (ниже 8,5:1) позднее закрытие может помешать вашему двигателю достичь максимальной мощности, так что имейте в виду.

Открытие впускного клапана (IVO)

IVO имеет решающее значение для полного цикла впуска и является вторым по важности событием по времени. IVO имеет решающее значение для установления перекрытия клапанов (второй параметр) и обычно является основным фактором для определения сроков сборки двигателя.

Высокопроизводительные двигатели выигрывают от смещения как осевой линии впускного патрубка, так и открытия клапана. Эта комбинация приводит к тому, что клапан поднимается дальше от седла в более выгодное положение по отношению к положению поршня. Более раннее открытие IVO также увеличивает перекрытие клапана. Сочетание этих двух событий увеличивает поток воздуха на ранних стадиях индукционного цикла. Как и во всех решениях, связанных с распределительным валом, преимущества раннего IVO могут создавать проблемы во всем диапазоне оборотов. Помните, что больше — не всегда лучше.

IVO необходим для отклика дроссельной заслонки на низких оборотах, качества холостого хода (вакуума), выбросов и экономии топлива. IVO достигает этого, устанавливая перекрытие клапанов и выполняя две важные задачи.

Подъем клапана и продолжительность зависят не только от размера и формы кулачков, но также от коэффициента подъема коромысла, зазора клапана и изгиба толкателя. Продолжительность можно добавить или вычесть. Если к лепестку добавляется продолжительность, клапан открывается и закрывается позже. И наоборот, удаление продолжительности приводит к обратным результатам.

Событие 1: Впускной клапан начинает отрываться от своего седла, что запускает Событие 2 , цикл очистки. Открытие впускного клапана в идеале должно соответствовать скорости поршня. Реальность доказывает, что максимальная скорость поршня достигается до того, как полностью откроется клапан, ограничивающий максимальное всасывание воздуха/топлива в цилиндр. Типичный IVO составляет около 0-10 ° до ВМТ, сохраняя перекрытие клапанов достаточно сбалансированным вокруг ВМТ.

Впускной клапан не достигает максимального открытия примерно до 105°–115° ВМТ (осевая линия), тогда как максимальное заполнение воздухом/топливом происходит между 70°–80° ВМТ. Как добиться идеального заполнения в такой ситуации?

Можно использовать два метода. Во-первых, больший подъем клапана может привести к нежелательным последствиям. Для распределительных валов с большим подъемом требуются жесткие пружины в сочетании с острым кулачком, что может значительно сократить срок службы (распредвал без роликов).

Другой вариант — увеличенная скорость подъема. Высокая скорость подъема выводит клапан из положения, препятствующего потоку, что соответствует высокоскоростному движению заряда.

При высоких оборотах требуется дополнительная заправка воздухом. Это требует, чтобы IVO был раньше, что дает больше времени для заполнения цилиндра. Более раннее открытие, как обсуждалось ранее, позволяет очистить цилиндр, чтобы помочь заполнить цилиндр и вытолкнуть оставшиеся выхлопные газы. Расход топлива может увеличиться, так как часть заряда может пройти через цилиндр и выйти прямо через открытый выпускной клапан.

Ранний IVO увеличивает перекрытие клапана и позволяет клапану открываться дальше, когда поршень достигает максимальной скорости, увеличивая VE. Применение, зависящее от раннего открытия, также может привести к вялости двигателя, поскольку выхлопные газы разбавляют всасываемый заряд (EGR). Это снижает максимальную мощность, поскольку выхлопные газы занимают пространство цилиндра, что уменьшает количество свежего воздуха для сгорания.

Если IVO выходит позже, перекрытие уменьшается, улучшая качество холостого хода и крутящий момент на низких оборотах, а также достаточный вакуум в двигателе. Более позднее открытие впускного клапана уменьшает количество всасываемого заряда, вызывая падение давления в цилиндре по мере того, как поршень опускается из ВМТ.

Настройка IVO

Для выполнения этой функции можно использовать два метода. Добавление длительности или продвижение кулачка. Добавление продолжительности расширяет диапазон оборотов и открывает клапан раньше. Диапазон оборотов изменяется по мере того, как клапан дольше удерживается открытым и закрывается позже ABDC. Регулировка синхронизации кулачка создает изменения как на стороне открытия, так и на стороне закрытия. Поэтому, если клапан открыть раньше, он и закроется раньше, немного снизив обороты.

Продвижение лепестка можно использовать, когда ограничение числа оборотов сборки не позволяет добавлять любое дальнейшее увеличение продолжительности. Когда кулачок выдвигается вперед, клапан не только поднимается дальше от своего седла в начале цикла впуска, но также помогает приблизить центр лепестка, чтобы соответствовать максимальному натяжению поршня.

Одна школа мысли, которая существует в мире двигателестроения, заключается в том, чтобы сначала добавить столько времени, сколько необходимо для сборки, чтобы достичь запланированных целей при применимых оборотах в минуту. Затем, при необходимости, сдвиньте впускной лепесток настолько, насколько это позволяют ограничения событий фаз газораспределения и перекрытия. Помните, что любое изменение на стороне открытия лепестка влияет и на сторону закрытия.

Благодарности:

Спасибо Мэтту Дикмейеру, Дэвиду Визарду и Гэри Гомсу за предоставленные интервью или справочные материалы; а также Comp Cams, Lunati Cams и Crane Cams для онлайн-ресурсов.

Примечание редактора: Третья часть этой серии статей будет опубликована в следующем выпуске журнала Engine Builder и будет доступна на EngineBuilderMag.com.

Фазы газораспределения и производительность

Фаза газораспределения и производительность

Если вы увлекаетесь гонками или увлекаетесь автомобилестроением,
тогда вы, скорее всего, не боитесь менять местами распредвалы в своем двигателе. Однако,
Хитрость в том, чтобы сделать вашу машину быстрее, заключается не только в замене кулачка, но и в
замена его на «правильный» распредвал. Вот где твой
понимание фаз газораспределения становится решающим при выборе правильного кулачка. К
помочь вам лучше понять фазы газораспределения, эта страница будет охватывать перекрытие продувки
и эффект барана.

ПРОДУВКА
В рабочем такте сгорание толкает поршень в цилиндре вниз.
Во время этого такта необходимо открыть выпускной клапан до того, как поршень
доходит до дна цилиндра. Это позволит создать избыточное давление в
цилиндр «выпустить воздух» как раз перед тем, как поршень достигнет дна
инсульт. Термин «Blow Down» используется для описания этого события.

Такая синхронизация выпускного клапана гарантирует отсутствие давления
остается в цилиндре, чтобы давить на поршень в такте выпуска.
В противном случае на поршень может давить 20 фунтов на квадратный дюйм (или около того).
запускает цилиндр. Это потребует некоторой мощности вашего двигателя только для того, чтобы
вытолкнуть выхлоп из цилиндра!

Двигатели с высокими оборотами должны открывать выпускной клапан раньше
поэтому давление имеет больше шансов выйти из цилиндра. Однако при более низких оборотах слишком раннее открытие выпускного клапана означает, что вы не
использовать все преимущества рабочего хода.

ПЕРЕКРЫТИЕ
Во время работы двигателя наступает период, когда впускной и выпускной клапаны
открыты одновременно. Эта фаза газораспределения известна как «перекрытие».
Думайте об этом как о циклах выхлопа и впуска, накладывающихся друг на друга.

Клапаны синхронизированы, поэтому впускной клапан слегка открывается
до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) в такте выпуска.
Точно так же выпускной клапан закрывается сразу после того, как поршень начинает опускаться.
на такте впуска.

Цель перекрытия – отработавшие газы, которые
уже течет по выхлопной трубе, чтобы создать эффект сифона и
закачать свежую смесь в камеру сгорания. В противном случае небольшое количество
сгоревшие газы останутся в камере сгорания и разбавят поступающий
смеси на такте впуска. Эта фаза газораспределения является продуктом кулачка
характеристики продолжительности и разделения.

Наука, связанная с перекрытием, довольно сложна.
Давление, длина рабочего колеса, температура и многие другие аспекты влияют на то, как
ну эффект перекрытия работает.

ЭФФЕКТ РАМН
Когда поршень достигает дна цилиндра на такте впуска,
впускной клапан не закрывается сразу. впускной клапан остался
открыт, даже если поршень запускает цилиндр на сжатие
гладить. Для описания этого события используется выражение «эффект барана».

Такая синхронизация впускного клапана позволяет
количество свежей смеси, которое необходимо набить в цилиндр. Эффект очень
похоже на гидроудар в сантехнике. Что происходит, так это то, что во время приема
ход свежая смесь течет достаточно быстро по впускному коллектору и
в цилиндр, что он не может мгновенно остановиться при остановке поршня в
нижней части такта впуска.